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2013年诺贝尔物理学奖,物理化学和化学物理,及学术的源流 精选

已有 19640 次阅读 2013-10-29 17:19 |个人分类:科学人文|系统分类:海外观察|关键词:Peter,Higgs,,Einstein,,Stuart,Rice,,Bruce,Alberts,Paul,Doty,,化学物理,物理化学,盛世2013,诺贝尔,物理学| Peter, Einstein, Higgs, Stuart

2013年诺贝尔物理学奖,物理化学和化学物理,及学术的源流

2013.10.29

在博文《2013诺贝尔化学奖、物理化学和化学物理,及学术上的尾巴摇狗》之后本来准备写一篇《2013年诺贝尔物理学奖,物理化学和化学物理,以及学术的源流》,为了收集材料拖了几天,结果遇上了具有中国特色的南京大学王牧和闻海虎之争的大热,只好避几天风头再来炒冷饭。

博文《2013诺贝尔化学奖、物理化学和化学物理,及学术上的尾巴摇狗》链接:http://blog.sciencenet.cn/blog-176-732783.html

2013年诺贝尔物理学奖又是物理化学和化学物理的胜利

2013年的诺贝尔物理学奖,说来说去又算得上是物理化学和化学物理的胜利。

为什么这样说呢?

2013年诺贝尔物理学奖获得者Peter Higgs的博士老板Charles Coulson是所谓应用数学家和理论化学家,他的主要科学贡献在于应用量子价键理论去研究分子结构,动力学和化学反应性。Peter Higgs的博士论文题目是Some Problems in the Theory of Molecular Vibrations(《分子振动理论中的一些问题》),这是典型的物理化学和化学物理研究内容,也是俺比较具有特长的研究领域。另外,今年获得诺贝尔化学奖的Martin Kaplus也在Charles Coulson的研究组做过博士后。Karplus和Higgs算是师出同门,当然是物理化学和化学物理的门。

wiki百科Charles Coulson介绍链接:http://en.wikipedia.org/wiki/Charles_Coulson

wiki百科Peter Higgs介绍链接:http://en.wikipedia.org/wiki/Peter_Higgs

Peter Higgs在University of Edingburgh他自己的网站上介绍说,“In 1954, he was awarded a PhD for a thesis entitled 'Some Problems in the Theory of Molecular Vibrations', work which signalled the start of his life-long interest in the application of the ideas of symmetry to physical systems.”也就是说,Higgs是在研究分子振动的理论中学到了关于对称性的思想然后才开始了他一生中把对称性思想应用到物理体系中去的兴趣。

Peter Higgs在Edingburgh大学的网站链接:http://www.ph.ed.ac.uk/higgs/peter-higgs

更有意思的是,Higgs在他整个科学生涯中一共只发表了20篇左右的论文。他早期发表的几篇文章也是发表在Journal of Chemical Physics(化学物理会志)上。不过他的这几篇JCP文章到现在也没有几个引用,所以他还算不得成功的化学物理学家。问题是尽管Peter Higgs做不了成功的物理化学家和化学物理学家,却并不阻碍他成为物理学家并且获得诺贝尔物理学奖。在这一点上,Higgs和爱因斯坦到算得上是一路的。

2007年我有一篇博文叫做《爱因斯坦是个化学家》,有兴趣的人可以去看全文。其中有这样一段话:

人们一直觉得爱因斯坦是物理学的天才。他引入的许多思想,对当时不少“正统”的物理学家来讲是出乎意料的。通过Ball的文章,我们可以了解到可能正是爱因斯坦的思想发展的物理化学源流,使得他有别于一般的物理学家。当然,爱因斯坦作为一个物理学家的不足之处,可能也正是来源于他的这个物理化学背景。物理学家们一般认为自己要优于化学家和生物学家,爱因斯坦恰恰证明,真正伟大的科学是综合的和交叉的,而不只是局限于某一个学科。爱因斯坦一开始是作为物理化学家而受到训练的,所以他的博士论文,以及他开始寻找的教职都是与物理化学有关的。

《爱因斯坦是个化学家》博文链接:http://blog.sciencenet.cn/blog-176-341.html

不管怎么说,Peter Higgs和Einstein一样,并不是典型的物理学家出生的物理学家。我这里把Peter Higgs获得2013年的诺贝尔物理学奖说成是物理化学和化学物理的胜利,并不是想要抬高自己所在的学科,而是希望说明真正伟大的科学具有共同的来源,而且是真正伟大的科学是综合的和交叉的,我们最不需要的就是那些看不到科学的源与流的狭隘的科学观。

Biology is the retirement plan for physicist

事实上,自从1944年薛定谔写了那本著名的小册子What is life之后,就有无数的物理学家进入了生命科学领域,给生命科学的研究带来了天翻地覆的变化。北大生命科学院饶毅教授的师爷Max Delbruck,就是理论物理学出生的生物学家,在获得理论物理的博士之后,他于30年代后期就转入果蝇的研究,获得了1969年的诺贝尔生理学奖。

记得若干年前听朱棣文的学术报告,其中他说到:“Biology is the ideal retirement plan for physicist.(生物学是物理学家退休后的理想职业。)”朱棣文和他近来的学生们和博士后们(比如庄小威)现在在生物学研究上做得风生水起,可见他的确是这样身体力行的。

物理学和生命科学结合如此紧密,那么化学又在哪里呢?

物理化学和细胞生物学是同门师兄 

没有人会不同意芝加哥大学化学系教授Stuart Rice是地地道道的物理化学家或者化学物理学家,而Science前主编和美国国家科学院前院长Bruce Alberts是地地道道的生命科学家。Stuart Rice一直是Advances in Chemical Physics的主编,1999年美国国家科学奖章获得者。Bruce Alberts是著名的Molecular Biology of the Cell教科书的主要著者之一。

Rice和Alberts之间的直接联系是他们都是著名的物理化学家和生物化学家前哈佛大学化学教授和哈佛大学生物化学和分子生物学系的创始人和首任系主任Paul Doty博士研究生。Paul Doty是Joseph Edward Mayer在哥伦比亚大学化学系做教授时候的研究生。Joseph Edward Mayer当然是地地道道的物理化学家,他是那个说“(自然)科学要么是物理化学,要么是核物理" 的物理化学家G.N.Lewis的博士生,还是获得1963年诺贝尔物理学奖的Maria Goeppert Mayer的丈夫。更有意思的是,Joseph Mayer还是美国物理学会1973-1975年的会长。Joseph Mayer跟我也有点关系,我的博士导师的博士后导师,跟Paul  Doty一样,也是当年Joseph Mayer在哥伦比亚大学化学系做教授时候从他那里获得的博士学位。

Stuart Rice是鼎鼎有名的物理化学家。我跟他只是在11年前在长江上游过几天的交往,这在我2009年的博文《做研究生的感觉》中有过描述。Bruce Alberts我只是若干年前在清华大学施一公教授主持的一个报告会上见过。当我最近知道他从Paul Doty那里获得博士学位的事实之后,还是对他居然和Stuart Rice之间的同门师兄弟关系感到很是吃惊。这也更让我去思考现代物理、化学和生命科学之间的紧密的源流和发展关系。

《做研究生的感觉》博文链接:http://blog.sciencenet.cn/blog-176-210278.html

wiki百科Bruce Alberts介绍链接:http://en.wikipedia.org/wiki/Bruce_Alberts

wiki百科上Paul M. Doty教授的简介链接:http://en.wikipedia.org/wiki/Paul_Doty

中国学术界的源流问题

有人也许会误解我可能会认为一切学科都可以被还原到物理学上去。我的观点与这种狭隘的还原论观点正好相反。科学知识本身是高度还原性的,但是还原性并不是科学知识的全部。所有的人类知识都是联系在一起的。在科学中抽象的理论性知识和具体的经验性知识必须很好地结合起来。所以,理论性和经验性知识以及基本理论和实验结合紧密的科学知识的中间地带才是科学最重要的源流。科学并不会还原到狭隘的理论物理,也不会还原到狭隘的物理化学。这才是我们去了解范围广阔的物质和生命科学学科的源流的重要之处。

不容乐观的是,如果对中国教育和学术研究领域的现状稍加观察,就会发现我们的课程和学科模式是相当远离学术源流的。国内物理化学和化学物理学科的现状也是一样。因为种种原因,这样一个作为整个物质和生命科学基础的学科,在教育和研究中被削弱到了几乎可有可无的程度。这才是值得让人担心的事情。

自然科学的学科与人体的血管一样,向上流会汇聚到心脏,向下流会分叉到最细的毛细血管。如果没有血液的反复循环,人体只会失去生命。血液循环不畅,人体会缺乏生命的活力。

现代科学研究中的分工的确是越来越细,不过在一个健康的学术环境中,人们对于知识和学术源流的了解和认识是不应该很狭隘的。在一个缺乏对学术源流缺乏比较清楚的认识的环境中,人们在研究中自然会缺少追求不同学科之间的沟通和交流的习惯,也会习惯性地缺乏对研究的重要性和基础性的认识,人们也会更加拘泥于狭隘的学科划分来教育训练学生和开展研究,直至以邻为壑。如果人们对科学的源流理解相当狭隘,又怎样能够做到学术上的交叉和融合?

说了在这么多,最后只想抛砖引玉地问一句:今天中国学术界,究竟有多少人认为这是个问题呢?



2013年诺贝尔奖
http://blog.sciencenet.cn/blog-176-737164.html

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